EP2074390A1 - Verfahren zur bestimmung des massedurchflusses eines auf einem rotationsfüller angeordneten coriolis-massedurchflussmessgeräts - Google Patents

Verfahren zur bestimmung des massedurchflusses eines auf einem rotationsfüller angeordneten coriolis-massedurchflussmessgeräts

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EP2074390A1
EP2074390A1 EP07803126A EP07803126A EP2074390A1 EP 2074390 A1 EP2074390 A1 EP 2074390A1 EP 07803126 A EP07803126 A EP 07803126A EP 07803126 A EP07803126 A EP 07803126A EP 2074390 A1 EP2074390 A1 EP 2074390A1
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EP
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mass flow
coriolis mass
mass flowmeter
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coriolis
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Christian Matt
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Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the
  • Mass flow of a arranged on a rotary filler Coriolis mass flowmeter.
  • Solvents, paints, detergents or pharmaceuticals used Coriolis mass flowmeter allow a very accurate dosage of the liquid to be filled.
  • An example of such a mass flow meter is the product Promass 83T15 from Endress + Hauser.
  • Such filling machines allow a bottle throughput of typically up to 20'0OO per hour.
  • the bottles to be filled are continuously conveyed via a corresponding feed to the rotary filler.
  • the actual filling takes place during the period in which the bottles are on the rotary filler.
  • the bottles leave the rotary filler and are automatically forwarded.
  • Coriolis mass flow meter is not always sufficient for rotary fillers to ensure accurate metering
  • the object of the present invention is therefore to provide a method for determining the mass flow in rotary fillers with a Coriolis mass flow meter, which allows an accurate determination of the mass flow and thus to ensure an exact dosage. This object is achieved by the specified in claim 1
  • Speed of the rotary filler is. In one embodiment of the method according to the invention is
  • FIG. 1 Embodiment explained in more detail.
  • FIG. 1 is a schematic view of a filling point of a rotary filler
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a turntable of a rotary filler according to FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic representation of the oscillatory movements of a
  • FIG. 1 a filling point AS1 of a rotary filler RF is shown schematically.
  • the rotary filler RF has a total of 10 filling points
  • Each filling station of the rotary filler RF is constructed identically.
  • the filling station AS1 has a
  • Filling Tip FSP is a bottle of FL that is being filled.
  • Liquid level in the wrong FL is indicated by a wavy line.
  • the bottle FL is guided during filling on a turntable DT, the bottleneck is fixed by an additional holder HT.
  • the liquid is fed via the pipeline RL from a filling container, not shown.
  • the dosing process is with the help a programmable logic controller PLC controlled.
  • the PLC is connected to the Coriolis mass flowmeter CMD and the valve V via corresponding signal lines SL.
  • the controller SPS can be arranged both on the rotary filler RF and outside of the rotary filler RF.
  • the signal lines from the controller to the other filling stations are not shown for clarity.
  • the data transmission on the signal line can be analog or digital.
  • the PLC controls the filling process at the filling station AS1 by opening and closing the valve V.
  • the amount of liquid to be filled is determined using the Coriolis mass flowmeter CMD.
  • the controller PLC is connected to a rotation rate sensor DS, which is arranged at the edge of the turntable DT and detects the rotational speed of the rotary filler RF.
  • the axis of rotation DA around which the rotary filler RF rotates, is shown engraved. It runs parallel to the longitudinal axis of the Coriolis mass flowmeter CMD.
  • Fig. 2 is a plan view of the turntable DT of the rotary filler with the 10 filling points AS1-AS10 is shown.
  • a the mass flow rate OT is determined by means of the Coriolis mass flowmeter CMD in a conventional manner.
  • the rotational speed n of the rotary filler RF is determined.
  • the correction value ⁇ O T is thus proportional to the rotational speed n, with a proportionality constant k.
  • the constant k can be determined during the start-up of the rotary filler RF.
  • a concrete value for zero offset at 10 revolutions of the turntable DT per minute is z.
  • the filling accuracy is significantly improved with rotary fillers
  • the correction can also be carried out directly in the Coriolis mass flowmeter CMD
  • the speed n must be transmitted to the Coriolis mass flowmeter CMD an improved measurement accuracy
  • the or the measuring tubes of the Coriolis mass flowmeter CMD are arranged parallel to the axis of rotation DA of the rotary filler RF.
  • Coriolis mass flow meter a rotation about its longitudinal axis, which should lie in the Z direction from.
  • Coriolis forces that the measuring tubes M1, M2 are additionally deflected in the Y direction.
  • the oscillatory movement of the two measuring tubes M1 and M2 is detected by two sensors, not shown. However, these measure not only the vibration movement in the X direction but also to a limited extent the vibration movement caused by the rotational movement in the Y direction.
  • the sensitivity of the sensors to movement in the Y direction can be up to 5% of the movement in the X direction.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung des Massedurchflusses eines auf einem Rotationsfüller angeordneten Coriolis-Massedurchflussmessgeräts wird ein Korrekturwert Δm ermittelt, der proportional zur Drehzahl n des Rotationsfüllers ist. Vom herkömmlich bestimmten Wert des Massedurchflusses m wird dieser Korrekturwert abgezogen. Der korrigierte Messwert mkorr ergibt sich damit zu mkorr = m-Δm.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung des Massedurchflusses eines auf einem Rotationsfüller angeordneten Coriolis-Massedurchflussmessgeräts
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des
Massedurchflusses eines auf einem Rotationsfüller angeordneten Coriolis-Massedurchflussmessgeräts.
[0002] Häufig werden zum Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere
Lösungsmitteln, Farben, Reinigungsmitteln oder pharmazeutischen Produkten Coriolis-Massedurchflussmessgerät eingesetzt. Diese Massedurchflussmesser ermöglichen eine sehr genaue Dosierung der abzufüllenden Flüssigkeit. Ein Beispiel für einen solchen Massedurchflussmesser ist das Produkt Promass 83T15 der Fa. Endress+Hauser.
[0003] In der Industrie werden zum Abfüllen von Flüssigkeiten neben Linienfüller auch so genannte Rotationsfüller eingesetzt, die teilweise auch als Karussellabfüllmaschinen bezeichnet werden.
[0004] In den Dokumenten EP 893 396 B1 bzw. EP 414 031 A1 sind Rotationsfüller jeweils allgemein beschrieben.
[0005] Derartige Abfüllmaschinen ermöglichen einen Flaschendurchsatz von typisch bis zu 20'0OO pro Stunde. Hierbei werden die zu füllenden Flaschen kontinuierlich über eine entsprechende Zuführung zu dem Rotationsfüller befördert. Der eigentliche Abfüllvorgang erfolgt während des Zeitraums in dem sich die Flaschen auf dem Rotationsfüller befinden. Nach der Befüllung verlassen die Flaschen den Rotationsfüller und werden automatisch weiterbefördert.
[0006] Es hat sich gezeigt, dass die Messgenauigkeit von
Coriolis-Massedurchflussmesser bei Rotationsfüller nicht immer ausreichend ist, um eine exakte Dosierung zu gewährleisten
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Bestimmung des Massedurchflusses bei Rotationsfüllern mit einem Coriolis-Massedurchflussmessgerät anzugeben, das eine genaue Bestimmung des Massedurchflusses ermöglicht und damit eine exakte Dosierung zu gewährleisten. [0008] Gelöst wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen
Verfahrensmerkmale. [0009] Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den
Unteransprϋchen angegeben. [0010] Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, den von einem
Coriolis-Massedurchflussmessgerät ermittelten Messwert für den
Massedurchfluss mit einem Wert zu korrigieren, der proportional zur
Drehzahl des Rotationsfüllers ist. [0011] In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die
Korrektur direkt im Coriolis-Massedurchflussmessgerät vorgenommen. Die
Drehzahl des Rotationsfüllers wird hierzu an das
Coriolis-Massedurchflussmessgerät übermittelt. [0012] Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. [0013] Es zeigen:
[0014] Fig. 1 schematische Ansicht einer Abfüllstelle eines Rotationsfüllers ; [0015] Fig. 2 schematische Aufsicht auf einen Drehteller eines Rotationsfüllers gemäß Fig. 1 ; [0016] Fig. 3 schematische Darstellung der Schwingungsbewegungen eines
Coriolis-Massedurchflussmessgeräts mit zwei Messrohren bei einem sich drehenden Rotationsfüller. [0017] In Fig. 1 ist eine Abfüllstelle AS1 eines Rotationsfüllers RF schematisch dargestellt. Der Rotationsfüller RF weist insgesamt 10 Abfüllstellen
AS1-AS10 auf. Jede Abfüllstelle des Rotationsfüllers RF ist identisch aufgebaut. Die Abfüllstelle AS1 weist ein
Coriolis-Massedurchflussmessgerät CMD, ein Ventil V und eine Füllspitze
FSP auf, die über eine Rohrleitung RL verbunden sind. Unterhalb der
Füllspitze FSP befindet sich eine Flasche FL, die gerade befüllt wird. Der
Flüssigkeitspegel in der Falsche FL ist durch eine Wellenlinie angedeutet. [0018] Die Flasche FL wird während des Befüllens auf einem Drehtisch DT geführt, der Flaschenhals ist durch eine zusätzliche Halterung HT fixiert.
Die Flüssigkeit wird über die Rohrleitung RL von einem nicht näher dargestellten Abfüllbehälter zugeführt. Der Dosiervorgang wird mit Hilfe einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS gesteuert. Hierzu ist die SPS mit dem Coriolis-Massedurchflussmessgerät CMD und dem Ventil V über entsprechende Signalleitungen SL verbunden. Die Steuerung SPS kann sowohl auf dem Rotationsfüller RF als auch außerhalb des Rotationsfüllers RF angeordnet sein. Die Signalleitungen von der Steuerung zu den weiteren Abfüllstationen sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
[0019] Die Datenübertragung auf der Signalleitung kann analog oder digital erfolgen. Die SPS steuert durch Öffnen und Schließen des Ventils V den Abfüllvorgang an der Abfüllstation AS1. Die abzufüllende Menge Flüssigkeit wird mit Hilfe des Coriolis-Massedurchflussmessgeräts CMD bestimmt. Weiterhin ist die Steuerung SPS mit einem Drehratensensor DS verbunden, der am Rand des Drehtisches DT angeordnet ist und der die Drehzahl des Rotationsfüllers RF erfasst. Die Drehachse DA, um die sich der Rotationsfüller RF dreht, ist gestichelt dargestellt. Sie verläuft parallel zur Längsachse des Coriolis-Massedurchflussmessgeräts CMD.
[0020] In Fig. 2 ist eine Aufsicht auf den Drehteller DT des Rotationsfüllers mit den 10 Abfüllstellen AS1-AS10 dargestellt.
[0021] Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
[0022] In einem ersten Verfahrensschritt a) wird der Massedurchfluss OT mit Hilfe des Coriolis-Massedurchflussmessgeräts CMD in herkömmlicher Weise bestimmt. In einem zweiten Verfahrensschritt b) wird die Drehzahl n des Rotationsfüllers RF ermittelt. Anschließend wird im Verfahrensschritt c) ein Korrekturwert Δ "7 berechnet, wobei Δ "1 = k * n ist. Der Korrekturwert Δ OT ist somit proportional zur Drehzahl n, mit einer Proportionalitätskonstanten k. In einem letzten Verfahrensschritt d) wird der Massedurchfluss ™ korr bestimmt wobei "7 korr = "7 - Δ "7 . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der in herkömmlicher Weise gemessene Messwert "7 mit einem Korrekturwert Δ "7 korrigiert, der proportional zur Drehzahl n des Rotationsfüllers ist. Mit wachsender Drehzahl n wird der Einfluss des Korrekturwerts Δ OT immer größer.
[0023] Die Konstante k kann bei der Inbetriebnahme des Rotationsfüllers RF bestimmt werden. Hierzu wird die Verschiebung des Messnullpunkts in Abhängigkeit der Drehzahl n bei geschlossenem Ventil ermittelt. Ein konkreter Wert für Nullpunktsverschiebung bei 10 Umdrehungen des Drehtisches DT pro Minute ist z. B. 3,4 kg/h, was für die Konstante k einen Wert von 0,34 kg/h / 1/min ergibt.
[0024] Durch Berücksichtigung des Korrekturwerts Δ "7 bei der Bestimmung des Massedurchflusses wird die Abfüllgenauigkeit bei Rotationsfüller erheblich verbessert. Die Korrektur kann auch direkt im Coriolis-Massedurchflussmessgerät CMD erfolgen. Hierzu muss die Drehzahl n an das Coriolis-Massedurchflussmessgerät CMD übermittelt werden. Für eine verbesserte Messgenauigkeit sind das bzw. die Messrohre des Coriolis-Massedurchflussmessgeräts CMD parallel zur Drehachse DA des Rotationsfüllers RF angeordnet.
[0025] Untersuchungen haben gezeigt, dass der Fehler der bei einer herkömmlichen Bestimmung des Massedurchflusses gemacht wird, wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass die Sensoren, die zur Erfassung der Schwingungsbewegung des bzw. der Messrohre dienen, eine zusätzliche durch die Rotation des Rundfüllers verursachte Schwingungsbewegung erfassen.
[0026] Diese Erklärung soll kurz anhand der Figur 3 erläutert werden. Hier ist die Schwingungsbewegung von zwei Messrohren M1 und M2 eines Coriolis-Massedurchflussmessgeräts CMD schematisch dargestellt. Die Gehäusewandungen des Geräts sind durch zwei Kreise angedeutet. Bei einem ruhenden Rotationsfüller bewegen sich die beiden Messrohre des Coriolis-Massedurchflussmessgeräts jeweils entgegengesetzt in x-Richtung.
[0027] Auf einem sich drehenden Rundfüller führt das
Coriolis-Massedurchflussmessgerät eine Rotation um seine Längsachse, die in Z-Richtung liegen soll, aus. Hierbei verursachen Coriolis-Kräfte, dass die Messrohre M1 , M2 zusätzlich auch in Y-Richtung ausgelenkt werden.
[0028] Die jeweiligen Auslenkungen sind mit kleinen Pfeilen x und y angedeutet. Je größer die Drehzahl n ist, desto mehr nimmt die Auslenkung der beiden Messrohre M1 , M2 in Y-Richtung zu. [0029] Unter Umständen können die Amplituden in X und Y-Richtung sogar gleich groß werden.
[0030] Die Schwingungsbewegung der beiden Messrohre M1 und M2 wird mit zwei nicht dargestellten Sensoren erfasst. Diese messen jedoch nicht nur die Schwingungsbewegung in X-Richtung sondern auch in geringem Umfang die durch die Rotationsbewegung verursachte Schwingungsbewegung in Y-Richtung. Die Empfindlichkeit der Sensoren auf die Bewegung in Y-Richtung kann bis zu 5% der Bewegung in X-Richtung betragen.
[0031] Aufgrund des Einflusses der Schwingungsbewegung in Y-Richtung ergibt sich deshalb bei einer Rotation des Rundfüllers ein Fehler in der Bestimmung des Massedurchflusses "7 . Dieser Fehler wird durch das erfindungsgemäße Verfahren korrigiert. Dadurch kann ein exaktes dosieren bei jedem einzelnen Abfüllvorgang gewährleistet werden.

Claims

Ansprüche
1. 1. Verfahren zur Bestimmung des Massedurchflusses eines auf einem Rotationsfüller angeordneten Coriolis-Massedurchflussmessgeräts, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- Herkömmliche Bestimmung des Massedurchflusses "7 mit dem Coriolismassedurchflussmessgerät
- Ermittlung der Drehzahl n des Rotationsfüllers
- Berechnung eines Korrekturwertes Δ OT = k * n, mit einer Konstanten k
- Bestimmung des Massedurchflusses OT korr mit OT korr = /7y - Δ OT
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl n des Rotationsfüllers an das Coriolis-Massedurchflussmessgerät übermittelt wird und die Korrektur des Massedurchflusses im Coriolis-Massedurchflussmessgerät erfolgt.
3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Messrohr bzw. die Messrohre parallel zur Drehachse des Coriolis-Massedurchflussmessgeräts Rotationsfüllers angeordnet sind.
EP07803126.7A 2006-09-19 2007-08-31 Verfahren zur bestimmung des massedurchflusses eines auf einem rotationsfüller angeordneten coriolis-massedurchflussmessgeräts Active EP2074390B1 (de)

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